Rangkuman Gerak Melingkar Beraturan & Berubah Beraturan, Rumus dan Contoh Soalnya

Ditulis pada November 28, 2023 oleh pbnbigesdi

Halo Sobat Zenius! Kali ini gue akan membahas rangkuman gerak melingkar Fisika Kelas 10, yaitu materi gerak melingkar berubah beraturan, rumus & contoh soalnya.

Sebenernya, secara gak sadar materi ini sering elo dan gue jumpai di kehidupan sehari-hari lho. Misalnya nih, kalo elo pernah memperhatikan putaran jarum jam. Nah, jarum tersebut terus berputar untuk menentukan waktu (kecuali kalau baterai jam tersebut mati ya, pasti bakal berhenti kok).

Selain itu, elo tau kan kalau bulan itu bergerak mengelilingi bumi? Atau kalo elo pernah bermain bola kecil yang digantung pada tali, kemudian elo putar talinya.

Nah, semua perputaran tersebut membentuk lintasan dan memiliki pusat di tengahnya. Dan ternyata, masing-masing dari lintasan itu memiliki besaran sudut tersendiri lho.

Di artikel kali ini, gue akan membahas itu dalam rangkuman gerak melingkar Fisika kelas 10.

Mulai dari pengertian gerakan melingkar, cara perhitungannya, dan yang paling penting ada contoh soal gerak melingkar lengkap dengan pembahasannya.

Gimana, udah siap? Yuk, langsung baca materi gerak melingkar bawah ini!

Apa Itu Gerak Melingkar?

Sebelum lebih jauh membahas tentang materi gerak melingkar berubah dan beraturan Fisika kelas 10, ada baiknya elo memahami dasarnya dulu.

Dimulai dari mengenal pengertiannya. Jadi, gerak melingkar atau disebut juga gerak sirkuler adalah pergerakan suatu benda yang membentuk lintasan berupa lingkaran dengan satu sumbu atau titik tetap di tengahnya.

Coba deh elo bayangkan, kira-kira ada faktor apa aja yang membuat suatu benda mengalami gerak melingkar.

Iya betul, gaya.

Suatu gerakan bisa berputar, karena ada gaya yang bisa membelokkannya menuju pusat atau sumbu lintasan lingkaran tersebut, gaya ini disebut dengan gaya sentripetal (Fs).

Nah, di pembahasan ini, elo juga akan mengenal tentang istilah lainnya seperti:

frekuensi (f),
periode (T),
kecepatan linear (v),
percepatan sudut (α),
perpindahan sudut (ϴ) dan
kecepatan sudut (ω).

Nah, supaya lebih jelas, coba pahami pengertiannya di bawah ini:

Frekuensi (f): banyak putaran yang dihasilkan setiap satu detik.
Periode (T): waktu yang dibutuhkan untuk melakukan satu putaran penuh.
Kecepatan linear (v) atau kecepatan tangensial: hubungan panjang lintasan linear yang harus ditempuh benda dengan setiap selang waktu tempuhnya.
Percepatan sudut (α): laju perubahan kecepatan sudut terhadap waktu.
Perpindahan sudut (Δϴ): sudut benda yang bergerak secara melingkar dalam selang waktu tertentu.
Kecepatan sudut (ω): besar sudut yang ditempuh benda dalam setiap satuan waktu.

Nah, karena sekarang elo udah mengenal pengertian dari gerak melingkar berubah beraturan dan yang beraturan.

Sekarang gue akan bahas mengenai berbagai rumus dalam materi ini termasuk rumus gerak melingkar berubah beraturan.

Tapi sebelum lanjut ke bagian selanjutnya, gue punya informasi penting nih.

Elo tau gak sih kalo elo ternyata bisa latihan soal tentang GMB dan GMBB lengkap dengan penjelasan komprehensif dalam bentuk video dari tutor-tutor professional.

Dan selain materi Fisika, elo juga bisa belajar berbagai mata pelajaran. Caranya gampang banget, elo tinggal download aplikasi Zenius dan login dengan klik banner di bawah ini.

Download Aplikasi Zenius

Tingkatin hasil belajar lewat kumpulan video materi dan ribuan contoh soal di Zenius. Maksimaln persiapanmu sekarang juga!

Jenis dan Rumus Gerak Melingkar

Sebelumnya gue udah sempet mention kalau materi ini punya nama materi gerak melingkar berubah dan beraturan Fisika kelas 10.

Nah, sama seperti namanya gerak melingkar itu terdiri dari dua jenis, yaitu gerak melingkar beraturan (GMB) dan gerak melingkar berubah beraturan (GMBB).

Ilustrasi (a) gerak melingkar beraturan dan (b) gerak melingkar berubah beraturan (dok: en.wikipedia.org)

Rumus Gerak Melingkar Beraturan (GMB)

Gerak melingkar beraturan (GMB) adalah gerakan melingkar yang memiliki kecepatan sudut (ω) tetap, dengan kata lain berarti percepatan sudutnya 0.

Hal ini dikarenakan arah kecepatan sudutnya sama dengan arah putaran partikel.

Oh iya, percepatan di sini disebut dengan percepatan sentripetal yang fungsinya adalah mengubah arah kecepatan linearnya, tapi gak mengubah besarannya.

Berikut ini adalah rumus percepatan sentripetal pada gerak melingkar beraturan (GMB):

Keterangan:

as: percepatan sentripetal (ms2)
v: kecepatan linear atau tangensial (ms)
r: jari-jari lintasan (m)
ω: kecepatan sudut (rad/s)

Elo perlu ingat, bahwa semakin besar kecepatan linear atau tangensialnya, maka akan semakin besar pula nilai percepatan sentripetalnya.

Oh iya, arah vektor pada percepatan sentripetal ini menuju pusat lingkaran atau sumbunya ya, tapi vektor kecepatan linearnya lurus.

Selain itu, kecepatan sudut akan searah dengan putaran benda. Vektor percepatan dan kecepatan linear saling tegak lurus, itulah mengapa percepatan sentripetal dengan kecepatan linear gak sama.

Begitu pun dengan arah percepatan sentripetal dan kecepatan sudutnya. Karena percepatan sentripetal memiliki arah yang selalu menuju pusat lingkaran atau sumbunya, sedangkan kecepatan sudut sesuai dengan arah putaran benda.

Nah, selanjutnya elo bisa memahami hubungan sudut, kecepatan sudut, frekuensi dan periode pada GMB sehingga menghasilkan rumus-rumus sebagai berikut:

**Hubungan sudut, kecepatan sudut, frekuensi dan periode pada GMB (Arsip Zenius)**

Nah, kalau udah tau mengenai hubungan mereka, gimana kalau elo mau mencari kecepatan sudut dengan menggunakan rumus kecepatan sudut gerak melingkar?

Dalam GMB kecepatan sudut didapatkan dari hubungan panjang lintasan linear yang harus ditempuh benda dengan setiap selang waktu tempuhnya (v) dibagi dengan jari-jari (r).

Gerak Melingkar - Materi Fisika Kelas 10 9 — **Rumus kecepatan sudut gerak melingkar dan kecepatan linear. (Arsip Zenius)**

Perlu elo ingat juga kalau jumlah putaran tiap waktu pada gerak melingkar beraturan disebut frekuensi. Lebih tepatnya frekuensi ini adalah banyaknya putaran yang ditempuh tiap detik.

Sedangkan periode adalah waktu yang dibutuhkan suatu benda untuk berputar satu putaran penuh.

Misalnya ada soal GMB yang menanyakan putaran dalam satu menit, artinya elo tinggal cari frekuensi terus dikali 60 detik (second).

Rumus Gerak Melingkar Berubah Beraturan (GMBB)

GMBB atau gerak melingkar berubah beraturan adalah gerakan melingkar yang memiliki kecepatan sudut yang berubah secara konstan dan percepatan sudut konstan.

Dengan begitu GMBB bisa dibilang gerakan dari suatu benda yang menempuh lintasan melingkar dengan kecepatan sudut yang berubah-ubah, namun percepatan sudutnya tetap.

Pada GMBB, kecepatan tersebut akan meningkat apabila searah dengan percepatannya. Sebaliknya, kecepatan akan menurun ketika berlawanan dengan perubahan percepatannya.

Kalau pada GMB percepatan dinamakan sentripetal, lain halnya dengan GMBB yang percepatannya dinamakan dengan percepatan tangensial.

Pada percepatan tersebut terjadi perubahan besar kecepatan linear secara beraturan. Arahnya bisa sama atau berlawanan dengan arah kecepatan linear. Begini persamaan percepatan tangensial pada GMBB:

αt = α.r

Secara sistematis, rumus gerak melingkar berubah beraturan (GMBB) adalah sebagai berikut:

Keterangan:

ϴ : besar sudut lintasan melingkar yang ditempuh.
ωt : kecepatan sudut akhir.
ωo : kecepatan sudut awal.
α : percepatan sudut.
t : waktu tempuh.

Contoh Soal dan Pembahasan

Nah, karena elo udah membaca mengenai rangkuman gerak melingkar Fisika kelas 10. Rasanya kurang afdol kalo gak ada contoh soal gerak melingkar beraturan dan berubah beraturan.

Udah gak sabar kan? Langsung aja siapkan alat tulis supaya bisa langsung praktik mengerjakan soalnya, yuk!

Contoh soal 1

Sebuah benda bergerak melingkar dengan percepatan sudut 2 rad/s2. Jika mula-mula benda diam, tentukan kecepatan sudut benda setelah 2 sekon dan sudut tempuh setelah 5 sekon!

Pembahasan 1

Contoh soal 2

Perhatikan gambar di bawah ini! Tentukan kecepatan sudut roda kedua!

contoh soal dan pembahasan gerak melingkar

Oke, itu tadi penjelasan gue tentang rangkuman gerak melingkar Fisika kelas 10 dan contoh soalnya.

Meskipun mungkin materi ini adalah materi yang baru elo pelajari di SMA kelas 10, pastikan elo memahami konsepnya dan rumus gerak melingkar ini yah. Soalnya elo akan menemukan materi ini lagi di kelas 12 atau bahkan diujikan di UTBK SBMPTN.

Kalo elo pengen belajar materi Fisika lain, Zenius punya segudang materi dan contoh soal lengkap dengan pembahasan dari para tutor Fisika profesional. Kalo penasaran langsung klik banner di bawah ya!

Dan semisal elo ingin mempelajari materi yang satu ini lebih dalam lagi, elo bisa banget belajar lewat video pembahasan dari Zenius.

Untuk mengaksesnya, elo tinggal klik banner di bawah ini, ya! Kemudian, ketikkan materi pelajaran yang ingin elo pelajari di kolom pencarian.

Pelajari materi Fisika di video materi belajar Zenius

Baca Juga Artikel Fisika Lainnya

Gerak Parabola

Gelombang Cahaya

Gelombang Mekanik

Originally Published: March 31, 2021
Update by: Sabrina Mulia Rhamadanty

…

Kumpulan Rumus Dimensi Fisika & Contoh Soalnya

Ditulis pada November 27, 2023 oleh pbnbigesdi

Balas

Artikel ini akan membahas tentang rumus dimensi dalam fisika beserta pengertian, konsep, manfaat, dan soal dengan pembahasannya.

Halo, Sobat Zenius! Saat kelas 10 kalian mungkin udah belajar tentang dimensi. Video materi di Zenius pun sempet ngebahas soal itu. Bisa kalian tonton di video ini. Sekarang gue di sini mau ngebahas lebih lanjut tentang kumpulan rumus dimensi fisika beserta dengan contoh soal yang sangat menarik!

Apa Sih Sebenernya Rumus Dimensi Itu?

Sebelum contoh soal dimensi fisika, kita perlu tahu apa sebenarnya dimensi itu. Jadi, secara konsep, kita hidup di ruang 3 dimensi. Ada sumbu x, y, dan z. Selain itu, kita juga hidup di 1 dimensi ruang yang dinamakan dengan waktu. Hubungan dimensi dalam kehidupan sehari-hari dengan dimensi dalam ilmu fisika adalah menjelaskan bahwa dimensi merupakan suatu variabel independen yang bisa menyatakan suatu besaran.

Contoh:

Terdapat suatu besaran A yang memiliki 5 variabel independen yaitu x, y, z, t, dan A. Hal ini berarti besaran tersebut memiliki 5 dimensi.

Konsep Rumus Dimensi Besaran dalam Fisika

Besaran Pokok	Dimensi
Massa	M
Panjang	L
Waktu	T
Kuat arus listrik	I
Temperatur atau suhu	$\Theta$
Jumlah zat	N
Intensitas cahaya	J

Contoh:

Apa dimensi dari luas area?

Kita asumsikan area tersebut berbentuk persegi, yang artinya luas dari persegi adalah sisi x sisi. Sisi adalah panjang, maka dari itu dimensi dari persegi atau area tersebut adalah panjang x panjang atau bisa ditulis L x L.

Jadi, dimensi dari luas area adalah [L²]

Apa dimensi dari kecepatan?

Kecepatan adalah besar pergerakan dalam tiap waktu.

Panjang / waktu = L / T

Jadi, dimensi dari kecepatan adalah [L] [T]^-1

Kalau mau belajar lebih dalam soal materi ini dan pelajaran lain, yuk download dulu aplikasi Zenius. Elo bisa dapetin akses ke ribuan materi pelajaran, latihan soal, dan fitur-fitur gratis Zenius. Tinggal klik aja gambar di bawah sesuai gadget elo, ya!

Download Aplikasi Zenius

Fokus UTBK untuk kejar kampus impian? Persiapin diri elo lewat pembahasan video materi, ribuan contoh soal, dan kumpulan try out di Zenius!

Apa Sih Pentingnya Konsep Rumus Dimensi?

Dimensi ini bisa membantu kita dalam menganalisis besaran yang belum diketahui. Misalkan gaya gesek sebuah meteor yang akan jatuh ke bumi, itu bisa kita analisis dengan konsep dimensi. Sebuah meteor yang akan jatuh ke bumi itu dipengaruhi oleh luas area, kecepatan awal, temperatur udara.

Contoh Soal dan Pembahasan Rumus Dimensi

Rumus Dimensi dalam Fisika Beserta 9 Contoh Soal 66 — Contoh Soal Dimensi (Dok. Pexels).

Tentukan dimensi percepatan!

Percepatan (a) = kecepatan / waktu

Percepatan (a) = v / t

Percepatan (a) = [L] [T]^-1 / [T]

Percepatan (a) = [L] [T]^-2

Gaya (F) = massa x percepatan

Gaya (F) = m x a

Gaya (F) = [M] x [L] [T]_^-2

Gaya (F) = [M] [L] [T]_^-2

Tentukan dimensi tekanan!

Tekanan (P) = gaya / luas permukaan

Tekanan (P) = F / A

Tekanan (P) = [M][L][T]^-2 / [L]²

Tekanan (P) = [M] [L]^-1 [T]^-2

Tentukan dimensi penyusun gravitasi bumi!

Gravitasi bumi memiliki satuan meter per sekon kuadrat atau $Rumus Dimensi dalam Fisika Beserta 9 Contoh Soal 67$ , maka:

g = jarak / (waktu)²

g = [L] / [T]²

g = [L] [T]^-2

Tentukan dimensi dari energi kinetik!

Ek = 1/2.m.v²

Ek = [M] ([L] [T]^-1)²

Ek = [M] [L]² [T]^-2

Karena 1/2 adalah konstanta, dan konstanta tidak memiliki dimensi, maka 1/2 tidak dimasukkan dalam penulisan.

Tentukan dimensi dari berat!

Berat (W) = massa benda x percepatan gravitasi

W = m x g

W = [M] x [L] [T]^-2

W = [M] [L] [T]^-2

Tentukan dimensi besaran besaran percepatan gaya dan usaha!

Usaha (W) = gaya x jarak lintasan

W = F x s

W = [M] [L] [T]^-2 x [L]

W = [M] [L]² [T]^-2

Tentukan dimensi dari massa jenis!

Massa jenis ( $\rho$ ) = massa / volume

$\rho$ = [M] / [L]³

$\rho$ = [M] [L]^-3

Tentukan dimensi dari momentum!

Momentum (P) = massa x kecepatan

P = m x v

P = [M] x [L] [T]^-1

P = [M] [L] [T]^-1

Segitu aja artikel tentang dimensi dari gue. Gue harap kalian jadi ahli nih tentang dimensi dalam fisika dan sudah dapat tuliskan rumus dimensi : massa jenis tekanan berat jenis. Jangan lupa tetep terus belajar tentang fisika yang lainnya, karena materi dimensi barulah permulaan! Cek materi fisika lainnya dengan klik banner di bawah ini.

Rumus Dimensi dalam Fisika Beserta 9 Contoh Soal 71

Sobat Zenius, elo juga bisa daftar paket belajar Zenius. Paket dengan fitur terlengkap dan canggih namanya Zenius Aktiva. Elo bisa belajar dari video materi premium, ngerjain tryout, tanya jawab sama Zen Tutor di live class dan berbagai fasilitas seru lainnya. Coba elo cek info selengkapnya dengan klik banner di bawah ini.

Rumus Dimensi dalam Fisika Beserta 9 Contoh Soal 72

“JANGAN PERNAH MERASA PUAS ATAS APA YANG TELAH KAMU CAPAI SAAT INI”
Fadil Rianno

Rumus Daya Listrik, Cara Menghitung & Contoh Soalnya

Ditulis pada November 25, 2023 oleh pbnbigesdi

Balas

Hi, Sobat Zenius, siapa nih yang suka kebingungan sama rumus daya listrik? Nah, di artikel ini, gue mau ngajak elo ngebahas cara menghitung daya listrik, sekaligus contoh soal dan pembahasannya. Yuk, baca artikel ini sampai selesai!

Eitts, sebelum lebih jauh, gue mau ngingetin kalau elo bisa belajar Materi Energi dan Listrik Kelas 12 dengan klik tautan ini → Materi Belajar – Energi & Daya Listrik ya.

Oke deh, langsung aja sekarang kita bahas tentang pengaplikasian rumus daya listrik dan cara menghitungnya. Simak baik-baik penjelasannya ya!

Pengertian Daya Listrik

Ilustrasi tiang listrik tegangan tinggi. Bagaimana cara menghitung daya listrik pada listrik tegangan tinggi ya? — Ilustrasi tiang listrik (Dok. Pexels)

Buat menghitung daya listrik, elo juga perlu tahu dulu pengertian daya listrik itu apa? Jadi, menurut kamus besar Bahasa Indonesia, daya adalah kemampuan melakukan sesuatu atau kemampuan bertindak.

Sedangkan, pada ilmu Fisika, daya diartikan sebagai energi yang digunakan tiap waktu. Dalam Fisika, dikenal satuan Satuan Internasional (SI). Pada satuan SI daya dikenal sebagai Joule/sekon atau Watt (yang diambil dari nama penemu mesin uap, James Watt). Jadi, daya digunakan sebagai besaran skalar.

Manfaat Daya Listrik dalam Kehidupan Sehari-hari

Ilustrasi instrumen musik yang menggunakan daya listrik. Gimana cara menghitung daya listrik yang digunakan ya? — Ilustrasi instrumen musik yang menggunakan daya listrik (Dok. Anna Tarazevich dari Pexels)

Sekarang kita udah tahu, nih, pengertian dari daya listrik itu sendiri. Setelah itu, Sobat Zenius pasti bertanya-tanya mengenai manfaat dari keberadaan daya listrik dalam kehidupan sehari-hari.

Bisa dibilang, tanpa ada daya listrik, kehidupan akan terasa sangat gelap dan hampa. Oleh karenanya, adanya listrik memberikan manfaat yang begitu besar, seperti:

Sebagai penerangan: Saat malam hari, listrik menjadi sumber penerangan yang dibantu oleh media berupa lampu. Oleh lampu, energi listrik menjadi energi cahaya.
Sumber energi: Energi listrik menjadi sumber energi bagi kehidupan manusia. Dikatakan sebagai sumber energi karena energi listrik bisa diubah menjadi energi lain. Misalnya energi listrik yang digunakan untuk menjalankan beberapa alat elektronik seperti kulkas dan laptop.
Sarana hiburan: Energi listrik juga dapat dijadikan sebagai media hiburan, karena banyak alat hiburan yang menggunakan energi listrik. Pementasan hiburan juga membutuhkan listrik. Misalnya untuk penerangannya, untuk pengeras suaranya, untuk peralatan pementasannya, dan sebagainya.
Dapat menghasilkan panas: Listrik juga dapat menghasilkan panas. Misalnya pada oven listrik, energi listrik diubah menjadi energi panas. Contoh lainnya ialah pada kompor listrik, penanak nasi, dan setrika.
Menghasilkan gerak: Energi listrik yang biasa kita gunakan sehari-hari ternyata juga dapat berubah menjadi energi gerak. Banyak kebutuhan rumah tangga yang membutuhkan listrik untuk menggerakkan sesuatu, salah satu contohnya ialah pada kipas angin. Contoh lainnya ialah, mesin cuci, motor, mobil, dan masih banyak lagi.

Rumus Daya Listrik

Sebagai cara menghitung daya listrik, elo tentu perlu menerapkan sebuah rumus. Tapi, sebelum menerapkan rumus daya listrik, elo harus tahu dulu nih, satuan listrik yang digunakan. Sebenarnya, gue juga sempat singgung di paragraf sebelumnya tentang satuan listrik.

Jadi, dalam Satuan Internasional (SI), daya listrik disebut sebagai Watt. Namun, terkadang daya listrik juga dinyatakan dalam satuan Joule. Sehingga, rumus daya listrik yang digunakan adalah:

P = W/t

Keterangan

P = daya (Watt)

W = usaha (Joule)

t = waktu (sekon)

Selain rumus tadi, rumus daya listrik juga bisa menggunakan notasi seperti di bawah ini:

P = V.I

Keterangan

V = tegangan (volt)

I = arus listrik (ampere)

ada juga 2 persamaan lain yang bisa elo terapkan saat menemukan beberapa kasus berbeda, seperti yang ada di bawah ini:

P = I²R

atau

P = V²/R

Keterangan

R = hambatan arus listrik dengan satuan ohm ( $\Omega$ )

Contoh Soal dan Pembahasan Daya Listrik

Setelah mengetahui pengertian, kegunaan, dan rumus daya listrik, saatnya kita mengaplikasikannya lewat contoh soal energi dan daya listrik di bawah ini:

Contoh soal 1

Diana sedang melakukan sebuah usaha sebesar 1500 Joule untuk memindahkan sebuah kursi selama 10 menit. Hitunglah besarnya daya yang dilakukan oleh Diana untuk memindahkan kursi tersebut!

Pembahasan

Dik:

W = 1500 Joule

t = 10 menit = 600 sekon

Dit: P?

Jawaban:

P = W/t

P = 1500/600

P = 2,5 Watt

Jadi, daya yang dibutuhkan Diana untuk memindahkan kursi adalah sebesar 2,5 Watt.

Contoh soal 2

Sebuah pendingin ruangan memerlukan tegangan 440 V dan arus listrik sebesar 2,4 A untuk mengaktifkannya. Berapakah daya listrik yang dikonsumsinya?

Pembahasan

Dik:

V = 440 volt

I = 2,4 Ampere

Dit: P?

Jawaban:

P = V.I

P = 440.2,4

P = 1056 Watt

Jadi, daya yang dikonsumsi oleh pendingin ruangan saat diaktifkan adalah sebesar 1056 Watt.

Contoh soal 3

Ica memiliki rangkaian lampu pijar yang menggunakan battery sebagai sumber tenaganya. Battery tersebut memiliki tegangan sebesar 48 Volt dengan hambatan pada lampunya sebesar 6 ohm. Berapakah daya listrik yang dikonsumsi oleh lampu pijar tersebut?

Pembahasan

Dik:

V = 48

R = 6 $\Omega$

Dit: P?

Jawaban:

P = V²/R

P = 48²/6

P = 2304/6

P = 384 Watt.

Jadi, daya listrik yang dikonsumsi oleh lampu pijar di rangkaian Ica adalah sebesar 384 Watt.

Nah, itu dia pembahasan rumus daya listrik, cara menghitung dan contoh soalnya. Bagaimana Sobat Zenius? Sudah makin paham kan tentang materi ini?

Biar makin paham, elo juga bisa menonton video penjelasannya. Klik banner di bawah ini, ya!

Khusus buat Sobat Zenius yang mau mempersiapkan diri buat ujian masuk PTN impian, meningkatkan nilai rapor buat syarat SNMPTN, sekaligus menambah pemahaman pada semua materi pelajaran SMA kelas 10, 11 dan 12, elo bisa berlangganan Zenius Aktiva Sekolah.

Selain dapat diskon spesial sampai 90 persen untuk semua paket, elo juga bakal diberikan akses ke ribuan video belajar premium, dibimbing langsung sampai paham sama tutor di fitur live class, sampai ikutan try out dan latihan soal intensif biar makin jago jawab soal ujian.

Elo bebas pilih paket belajar sesuai kebutuhan. Yuk, cek info lengkapnya dengan klik banner di bawah ini, sekarang!

Baca Juga Artikel Fisika Lainnya

Rumus Gaya Lorentz dalam Fisika Beserta 3 Contoh Soal

Rumus Energi Mekanik dalam Fisika Beserta 3 Contoh Soal

Yuk, Kenalan sama 4 Rumus Turunan dalam Matematika dan Fisika!

Originally Published: May, 30 2022
Updated By: Rizaldi Abror

…

Rumus Pemuaian Panjang, Luas, Volume, dan Contoh Soalnya

Ditulis pada November 23, 2023 oleh pbnbigesdi

Balas

Pernah nggak elo bertanya-tanya, kenapa ya gelas itu terkadang bisa pecah ketika diberi air yang panas banget?

Selain itu, kenapa kabel-kabel yang yang tergantung di tiang-tiang listrik itu dipasang longgar, dan bukan tegang lurus?

Fenomena-fenomena di atas itu ada kaitannya lho dengan pemuaian. Tentunya, ketika kita duduk di bangku SD dan SMP, kita sudah pernah mempelajari tentang pemuaian ini.

Pada mata pelajaran Fisika kelas 11, kita kembali bertemu dengan materi pemuaian ketika mempelajari tentang suhu dan kalor.

Dalam materi ini, kita tidak hanya kembali mempelajari apa itu pemuaian, namun juga membahas tentang rumus pemuaian panjang, luas, dan volume.

Mari kita bahas pengertian pemuaian, rumus, serta contoh soalnya pada artikel kali ini. Dimulai dari pembahasan mengenai apa itu pemuaian dulu ya.

Apa Itu Pemuaian?

Kira-kira, bagaimana ya pengertian pemuaian itu? Ketika mendengar istilah pemuaian, biasanya sih kita langsung kepikiran sama penambahan ukuran suatu benda karena panas.

Pada hakikatnya, pemuaian adalah peristiwa bertambahnya ukuran atau dimensi (panjang, luas, volume) suatu benda saat suhunya dinaikan.

Selain istilah pemuaian, apakah Sobat Zenius juga pernah mendengar istilah penyusutan? Elo tahu nggak, apa perbedaan pemuaian dan penyusutan?

Bisa dibilang, penyusutan merupakan kebalikan dari pemuaian. Penyusutan merupakan fenomena berkurangnya dimensi benda (panjang, luas, volume) akibat menurunnya temperatur.

Sebagai catatan, benda di sini bisa merujuk pada benda padat, cair, dan gas ya. Oke, kita baru saja membahas pengertian pemuaian secara singkat. Selanjutnya, kita mulai pembahasan rumus pemuaian yuk.

Baca Juga: Mengenal Mesin Kalor dan Mesin Pendingin – Materi Fisika Kelas 11

Rumus Pemuaian

Untuk rumus pemuaian, ada tiga jenis pemuaian yang akan kita bahas, yaitu pemuaian panjang, luas, dan volume.

Pemuaian Panjang

Pemuaian panjang itu biasa terjadi pada rel kereta api dan panjang kabel listrik yang terpapar panas pada siang hari.

Rumus pemuaian panjang ini dapat dituliskan dengan model matematika dan penjelasan sebagai berikut.

Keterangan:

ΔL = Perubahan Panjang

L₀ = Panjang awal

α = Konstanta pemuaian panjang

ΔT = Perubahan Temperatur

Dari keterangan tersebut, elo mungkin bertanya-tanya apa itu konstanta pemuaian panjang. Terkadang, konstanta pemuaian panjang (α) juga bisa disebut sebagai koefisien muai panjang.

Koefisien ini merupakan seberapa besar kenaikan ukuran benda saat suhu dinaikkan sebanyak 1℃. Biasanya, angka koefisien ini dapat berbeda-beda dalam tiap soal.

Untuk pembahasan lebih dalam mengenai apa itu pemuaian dan konsep rumus pemuaian panjang, elo bisa banget nih nonton video di bawah ini.

Video: Pemuaian Panjang

Video tersebut membahas pengertian pemuaian, proses pemuaian dilihat dari molekul, serta cara menghitung pemuaian panjang suatu benda dengan asyik, lho.

Next, kita bahas rumus pemuaian jenis lainnya.

Pemuaian Luas

Selain panjang, luas suatu benda juga dapat mengalami pemuaian, yang digambarkan dengan model matematika dan keterangan sebagai berikut.

Keterangan:

ΔA = Perubahan Luas

A₀= Luas awal

β = 2α = Konstanta pemuaian luas

ΔT = Perubahan Temperatur

Bila diperhatikan, rumus pemuaian luas itu mirip ya dengan rumus pemuaian panjang tadi. Perbedaannya terlihat pada koefisiennya.

Pada rumus ini, ada konstanta pemuaian luas (β) yang bisa juga disebut sebagai koefisien muai luas. Koefisien muai luas ini nilainya dua kali lipat koefisien muai panjang suatu benda.

Di Zenius, ada lho video materi yang khusus membahas soal konsep pemuaian luas dan persamaan pertambahan luas. Elo tinggal klik link di bawah ini untuk mengaksesnya. Selamat menonton!

Video: Pemuaian Luas

video materi pemuaian luas di Zenius. — Yuk, nonton video materi pemuaian luas di Zenius! (Arsip Zenius)

Gimana, Sobat Zenius? Apakah sekarang elo sudah paham akan konsepnya? Selanjutnya, kita akan membahas jenis pemuaian volume ya.

Baca Juga: Rumus Mencari Kalor, Cara Menghitung & Contoh Soal

Pemuaian Volume

Sobat Zenius, yang namanya volume itu tentu berhubungan erat dengan bidang tiga dimensi ya.

Pemuaian volume ini dapat terjadi pada plat kendaraan, pintu rumah, maupun beton di jalan raya, lho. Berikut ini model matematika dan penjelasannya.

Keterangan

ΔV = Perubahan Volume

V₀ = Volume awal

γ = 3α = Konstanta pemuaian Volume

ΔT = Perubahan Temperatur

Wah, ternyata model matematikanya mirip juga ya sama rumus pemuaian panjang dan luas tadi. Perbedaan menonjolnya cuma di bagian konstanta.

Kalau tadi pemuaian panjang pakai koefisien muai panjang (α) dan pemuaian luas menggunakan koefisien muai luas (β), pemuaian volume ini menggunakan koefisien muai volume (γ).

Koefisien muai volume ini nilainya tiga kali lipat koefisien muai panjang. Berikut ini video yang membahas konsep dan rumus pemuaian volume.

Video: Pemuaian Volume

video materi pemuaian volume di Zenius. — Yuk, nonton video materi pemuaian volume di Zenius! (Arsip Zenius)

Mantap, sampai sini kita sudah membahas tiga jenis pemuaian dan rumusnya, lho. Kita lanjut membahas contoh pemuaian dalam kehidupan sehari-hari dan contoh soal, yuk.

Contoh Pemuaian Dalam Kehidupan Sehari-hari

Dalam kehidupan sehari-hari ada berbagai contoh fenomena yang berhubungan dengan manfaat pemuaian dalam kehidupan sehari-hari.

Kira-kira, apa saja contoh pemuaian zat padat, cair, dan gas yang terjadi pada kehidupan kita ya?

Contoh Pemuaian Zat Padat

Panjang kabel listrik
Panjang rel kereta api
Penyambungan dua plat logam

Contoh Pemuaian Zat Cair

Air raksa pada termometer
Air yang mendidih hingga tumpah dari panci

Contoh Pemuaian Zat Gas

Meletusnya ban yang diisi angin terlalu penuh
Pemuaian gas dalam balon udara akibat api

Sobat Zenius, masih ingat nggak di bagian awal artikel tadi, gue sempat bertanya soal gelas yang bisa pecah ketika diisi air panas?

Nah, di Zenius, ada lho video yang menarik banget soal fenomena ini. Langsung saja klik link video di bawah ini untuk menontonnya.

Video: Kenapa Gelas Pecah Kalau Diisi Air Panas?

Wah, menarik banget ya. Video tadi menjelaskan bagaimana konsep dan proses aliran kalor yang mempengaruhi pemuaian pada gelas.

Oh ya, ada fakta menarik nih, Sobat Zenius. Elo tahu nggak sih apa alat untuk mengukur pemuaian zat padat?

Kenalin nih, ini Musschenbroek, alat pengukur pemuaian pada benda padat yang dikembangkan oleh ilmuwan asal Belanda, Pieter van Musschenbroek.

Oke Sobat Zenius, sejauh ini kita sudah membahas konsep pemuaian, rumus, dan contohnya. Sekarang, sudah saatnya kita mencoba mengerjakan contoh soal.

Baca Juga: Kapasitas Kalor Gas: Rumus dan Contoh Soal – Materi Fisika Kelas 11

Contoh Soal Pemuaian

Berikut ini beberapa contoh soal pemuaian dan pembahasannya.

Contoh Soal 1

Yang bukan merupakan pemanfaatan pemuaian dalam kehidupan sehari-hari adalah….

A. Pemasangan rel kereta api.

B. Pengelingan (penyambungan dua logam).

C. Pemasangan lego dalam permainan anak.

D. Konstruksi rangka jembatan besi.

E. Pemasangan jaringan listrik.

Pembahasan:

Seperti rel kereta api, rangka jembatan besi juga dipasang dengan jarak tertentu untuk menghadapi pemuaian di siang hari.

Pengelingan atau penyambungan dua logam dengan paku keling merupakan contoh manfaat pemuaian dalam kehidupan sehari-hari yang cukup penting untuk kegiatan konstruksi dan industri.

Selain itu, pemasangan jaringan listrik maupun telepon harus agak kendur dan memperhatikan konsep pemuaian dan penyusutan, karena di siang hari kabel memuai sedangkan di malam hari kabel menyusut.

Maka jawabannya adalah C.

Contoh Soal 2

Mengapa termometer menjadi salah satu benda yang mengalami pemuaian?

A. Karena termometer mengukur suhu.

B. Karena termometer digunakan untuk memeriksa demam.

C. Karena ada skala suhu pada termometer.

D. Karena ada air raksa di dalam termometer.

E. Karena termometer berbentuk tabung.

Pembahasan:

Termometer digunakan untuk mengukur suhu dengan menggunakan konsep pemuaian. Di dalam termometer, ada air raksa yang bisa memuai sesuai dengan suhu di sekitarnya.

Jadi, jawaban yang tepat adalah D.

Contoh Soal 3

Sebatang baja bersuhu 45°C dipanaskan sampai suhu 85°C sehingga panjangnya menjadi 50,02 cm. Jika koefisien muai panjang baja 1,0 × 10−5 °C−1 , maka panjang batang baja mula-mula adalah….

A. 46

B. 48

C. 50

D. 52

E. 54

Pembahasan:

Rumus Pemuaian Panjang, Luas, Volume, dan Contoh Soalnya - Materi Fisika Kelas 11 9

Jadi, jawabannya adalah C.

Itulah beberapa contoh soal mengenai pemuaian. Untuk contoh soal lainnya, elo bisa coba mengerjakan contoh latihan soal dan tes evaluasi di aplikasi Zenius ya.

*********

Oke Sobat Zenius, itulah pembahasan singkat mengenai pemuaian panjang, luas, dan volume. Kalau elo ingin mempelajari materi Fisika lainnya dengan lebih dalam dan asyik, coba deh nonton video materi Zenius dan akses soal-soalnya.

belajar materi fisika di video pembahasan zenius

Pastikan elo log in akun Zenius elo ya supaya bisa akses video dan soalnya. Sampai di sini dulu artikel kali ini, dan sampai jumpa di artikel selanjutnya!

…

Sifat-Sifat Unsur Periode Tiga dan Contoh Soalnya

Ditulis pada November 23, 2023 oleh pbnbigesdi

Balas

Sobat Zenius, pasti elo udah kenal kan dengan unsur-unsur periode ketiga! Tapi, apa elo udah tau sifat-sifat unsur periode ketiga? Nah, kali ini gue mau membahas sifat kimia unsur periode ketiga, nih. Kita cari tahu sama-sama, yuk!

Unsur-Unsur Periode Ketiga

Seperti yang udah kita pelajari, unsur-unsur periode ketiga artinya adalah unsur-unsur yang memiliki 3 kulit. Ada 8 unsur di sini, berurutan dari kiri ke kanan, yaitu natrium (Na), magnesium (Mg), aluminium (Al), silikon (Si), fosfor (P), belerang (S), klorin (Cl), dan argon (Ar).

Seluruh unsur periode ketiga bisa ditemukan di alam, tapi dalam bentuk yang berbeda-beda. Natrium (Na) dan magnesium (Mg) ditemukan dalam bentuk senyawa, aluminium (Al), silikon (Si), dan fosfor (P) ditemukan dalam bentuk mineral, klorin (Cl) umumnya ditemukan dalam bentuk molekul diatomik, dan terakhir sulfur (S) dan argon (Ar) yang bisa ditemukan dalam keadaan bebas.

Natrium (Na), magnesium (Mg), serta aluminum (Al) adalah unsur logam. Lalu, silikon (Si) adalah unsur peralihan dari logam ke non logam, atau disebut metaloid. Fosfor (P), belerang (S), serta klorin (Cl) adalah unsur non logam. Dan yang terakhir argon (Ar) adalah gas mulia.

Sifat Unsur Periode Ketiga

Jari-Jari Unsur

Jari-jari unsur adalah jarak dari inti atom hingga elektron terluar. Jari-jari ini dilihat dari kulit atom dan bagaimana tarikan atom yang terjadi di setiap unsur.

Jumlah proton unsur semakin ke kanan, semakin besar. Semakin besar jumlah proton, tarikan inti pun semakin kuat, sehingga jari-jari unsur dari kiri ke kanan semakin berkurang.

Karena tarikan intinya semakin ke kanan semakin kuat, elektron pun juga semakin kuat tertarik ke dalam, sehingga elektron valensi dari unsur-unsur periode ketiga, semakin ke kanan semakin berkurang.

Energi Ionisasi

Elo masih ingat apa itu energi ionisasi? Energi ionisasi adalah energi yang dibutuhkan untuk melepaskan satu elektron. Prinsipnya, semakin pendek jari-jari, maka elektron akan semakin dekat dengan dengan inti dan semakin susah untuk dilepaskan. Artinya, semakin berkurang jari-jari, semakin besar energi ionisasi yang dibutuhkan.

Nah, kalau dilihat dari sifat nomor 1 tadi, berarti seharusnya semakin ke kanan, berarti semakin meningkat, dong, energi ionisasi setiap unsur. Tapi, uniknya di periode ketiga ini ada dua pasang unsur yang urutan energi ionisasinya terbalik, yaitu antara magnesium (Mg) dengan aluminium (Al) serta fosfor (P) dengan sulfur (S).

Lah, terus jadi gimana urutan energi ionisasinya?

Semakin ke kanan semakin meningkat dengan urutan:

Natrium (Na), aluminium (Al), magnesium (Mg), silikon (Si), sulfur (S), fosfor (P), klorin (Cl), dan argon (Ar)

Elo bertanya-tanya nggak sih kenapa bisa terbalik gitu?

Jadi guys, ternyata elektron yang terletak di kulit terluar magnesium (Mg) itu berpasangan dan sifatnya stabil, lebih sulit untuk dilepas dibandingkan dengan elektron yang terletak di kulit terluar aluminium (Al) yang hanya satu dan lebih lemah, lebih mudah lepas. Ya ampun, ini elektron kok bisa resembling kehidupan kita, ya. Hahaha

Nah, kalau fosfor (P) dan sulfur (S) gimana? Elektron terluar fosfor (P) berjumlah 3, dan kondisi itu disebut setengah penuh. Elektron fosfor (P) ini jauh lebih stabil dan sukar dilepas dibanding elektron sulfur (S) yang jumlahnya ada 4.

Baca Juga: Materi Struktur Atom & Konfigurasi Elektron

Keelektronegatifan

Keelektronegatifan adalah kemampuan unsur untuk menarik elektron. Kemampuan ini dipengaruhi oleh jari-jari unsur.

Semakin pendek jari-jari, tentu elektron akan semakin kuat ditarik ke inti. Nah, tadi di sifat nomor satu kita udah tau kalau semakin ke kanan, jari-jari semakin berkurang. Berarti gimana? Benar, semakin ke kanan, keelektronegatifan akan semakin besar.

Tapi, lagi-lagi, guys, argon (Ar) nggak ikutan di sini. Argon (Ar) si gas mulia udah stabil jadi, dia nggak perlu narik elektron lagi.

Titik Leleh dan Titik Didih

Titik didih unsur-unsur periode tiga (Arsip Zenius)

Ikatan partikel natrium (Na), magnesium (Mg), serta aluminium (Al) adalah ikatan logam. Semakin ke kanan, ikatan logamnya semakin kuat dan titik didihnya semakin tinggi maka, di antara unsur logam periode ketiga, aluminium (Al) lah yang memiliki titik didih paling tinggi.

Ikatan antara partikel pada unsur silikon (Si) adalah ikatan kovalen. Menariknya, silikon (Si) mampu membentuk suatu struktur raksasa. 1 atom silikon mampu mengikat 4 atom silikon lain, dan terus seperti itu. Nah, karena ikatannya solid banget, titik leleh dan titik didihnyalah yang paling besar jika dibandingkan dengan unsur-unsur lain periode ketiga.

Selanjutnya, fosfor (P) dan sulfur (S) ikatannya simetris, titik didihnya jauh turun dari titik didih silikon. Terus, kalau klor (Cl) dan argon (Ar)? Sama, lebih rendah daripada silikon, bahkan lebih rendah daripada fosfor dan sulfat.

Kalau elo mau tau lebih jauh tentang titik didih dan titik leleh unsur-unsur periode ketiga, elo bisa tonton videonya di sini!

Baca Juga: Ikatan Logam: Ciri-Ciri, Sifat, dan Proses Terbentuknya

Sifat Asam dan Basa

Sifat asam basa periode tiga — Sifat asam dan basa unsur periode tiga (Arsip Zenius)

Unsur-unsur periode ketiga bisa membentuk senyawa hidroksida, kecuali argon (Ar). Kenawhy? Lagi-lagi karena dia adalah gas mulia, jadi sukar untuk membentuk senyawa.

Nah, sifat yang lainnya gimana? Natrium yang ketemu HO bersifat basa kuat, Mg(OH)₂ bersifat basa lemah, Al(OH)₃ bersifat amfoter atau peralihan, lalu dari Si ke kanan, sifatnya udah bukan basa lagi, sifatnya menjadi asam.

Jadi, sifat basa dari Na sampai Cl akan berkurang dan kebalikannya, sifat asam akan bertambah.

Sifat Oksidasi dan Reduksi

Nah, kalau ngomongin sifat oksidator dan reduktor periode ketiga, kita nggak bisa ngajak argon (Ar). Kenapa? Karena argon adalah gas mulia dan konfigurasinya udah stabil, jadi nggak perlu membentuk melepas atau menangkap elektron.

Sekarang coba kita ambil contoh konfigurasi natrium (Na). Konfigurasinya itu 2-8-1 dan jari-jari si natrium cukup panjang dibanding yang lain, otomatis untuk mencapai stabil akan lebih mudah bagi dia untuk melepas elektron, kan? Peristiwa ini disebut oksidasi dan unsur yang berperan di peristiwa ini disebut reduktor

Kondisi ini terbalik dengan klorin (Cl). konfigurasi klorin (Cl) adalah 2-8-7 dan dia jarak jari-jarinya pendek nih karena dia tarikan intinya kuat. Kalau gitu, lebih gampang untuk melepas 7 elektron atau narik 1 elektron? Benar, klorin (Cl) pun menarik elektron. Sebaliknya, peristiwa ini disebut reduksi dan unsur yang berperan di sini disebut oksidator.

Jadi, urutannya gimana? Dari kiri ke kanan sifat reduktor akan semakin berkurang dan sifat oksidator semakin besar, tanpa kita memasukkan argon (Ar).

Baca Juga: Cara Menentukan Bilangan Oksidasi